酶响应的树枝状大分子键合物在体外肿瘤模型中的渗透行为研究

实体肿瘤组织中固有的高渗透压、高细胞密度和乏血供等生物屏障导致纳米药物难以在肿瘤组织中浸润,从而难以渗透到肿瘤内部发挥治疗作用.为了克服上述纳米药物的被动扩散瓶颈,提升其在肿瘤组织中的渗透效果,本文设计了一种基于主动转胞吞作用来实现跨细胞传递和肿瘤渗透的纳米载药系统.利用γ-谷氨酰胺转移酶(GGT)响应的两性离子基团(BGA)修饰了以喜树碱(CPT)为核心的第四代树枝状大分子(G4/CPT),制备了一种具有精准结构和肿瘤特异性酶响应电荷反转的药物-树枝状大分子键合物(G4/CPT-BGA),其分子量为20 kDa,粒径约为5 nm,表面电势约为-2 mV.研究发现G4/CPT-BGA能够被GGT催化产生由负到正的电荷反转,并且能够水解释放出所携载的化疗药物喜树碱,从而有效杀伤肿瘤细胞.通过流式细胞术实验和激光共聚焦显微镜证明了G4/CPT-BGA能通过小窝蛋白介导的细胞内吞被肿瘤细胞摄取,随后通过高尔基体介导的细胞外排途径被释放出细胞,由此通过这种迭代不断的"内吞-外排"作用(转胞吞)实现跨细胞传递.最后,通过激光共聚焦显微镜观察G4/CPT-BGA在三维肿瘤球中的浸润效果,证明了G4...     

微流控芯片中细胞动态胞吞二氧化硅纳米颗粒的研究

研究了用微流控芯片在体外模拟人体血液流动状态下细胞胞吞二氧化硅纳米粒子的方法和特性. 通过调节储液池的液面差, 使细胞从微通道入口流入并在通道内沉积贴壁生长. 将含有贴壁细胞的微流控芯片放入37 ℃/体积分数5%CO₂的培养箱中, 使细胞培养液连续流过贴壁细胞. 培养24 h后, 在流动的培养液中加入作为荧光标记物的500 nm 粒径的掺杂有异硫氰酸荧光素(FITC)的二氧化硅微球(MSN), 继续培养6 h后, 用荧光显微镜测定细胞胞吞二氧化硅纳米粒子后的荧光强度, 考察了不同流速下细胞对二氧化硅微球摄入量的影响. 结果表明, 在动态条件下, 细胞对二氧化硅微球的吞噬量明显下降, 当流速从0.022 mm/s 增加至0.74 mm/s时, 吞噬量从静态测得值的74.7%下降至7.1%.     

聚合物纳米粒子的结构和性能对胞吞和细胞功能的影响

随着纳米医学的发展,越来越多的聚合物纳米粒子被用作荧光探针和药物或基因的载体,在生物分析、检测以及药物传输和基因治疗等领域得到应用。细胞的胞吞是细胞将细胞外基质、病毒、微组织或纳米粒子运送到细胞内部的一个重要生理过程。研究细胞对纳米粒子的胞吞,有助于从细胞层次上理解生命现象,掌握细胞内治疗的机理。本文综述了近几年来细胞和聚合物纳米粒子之间相互作用的最新研究结果。首先介绍了用于胞吞研究的常用聚合物纳米粒子体系及其功能化方法,尤其是荧光探针的复合与表面修饰。进而介绍了细胞和聚合物纳米粒子之间相互作用的基本过程,包括聚合物纳米粒子在细胞转运过程中的驱动力、细胞内转运过程、在细胞中的分布及其细胞毒性。对影响聚合物纳米微粒胞吞的因素如纳米粒子浓度、共培养时间、纳米粒子性能（形状、粒径、电荷和PEG修饰）、细胞类型和培养条件等进行了总结。最后重点介绍了用于受体介导细胞胞吞的聚合物纳米粒子体系,指出了目前研究工作中的不足及未来发展方向。     

稀土发挥生物效应的机制及其作用物种探讨

稀土在工业、医药领域、基础研究以及在我国的广泛农用引起了人们对其生物效应机理以及可能毒性的关注.在稀土生物学效应机理及毒性的研究中,无论是在动物水平还是细胞层次,引起生物学效应的稀土物种都是一个关键问题,一直存在争议.本文对以动物、细胞为模型的生物效应研究中的实验条件进行分析,对生理条件下引起稀土生物学效应的可能物种提出"稀土离子池"(rare earth ion pool)模型,并对其引起生物学效应的活性物种以及与细胞膜相互作用的方式进行了探讨,以期为阐明复杂生物学体系中稀土化合物的作用机制提供思路.     

吞噬二氧化硅微粒对HepG2细胞黏附和迁移的影响

通过Stber溶胶-凝胶法制备了掺杂荧光染料的二氧化硅微粒.透射电子显微镜表征其直径分别为80、160和500nm.在荧光显微镜下观察HepG2细胞对不同尺寸微粒的吞噬并采用流式细胞仪研究了微粒进入细胞的途径.检测了二氧化硅微粒的细胞毒性,通过划痕修复实验、细胞黏附和Transwell细胞迁移实验研究了吞噬二氧化硅微粒对细胞黏附和迁移能力的影响.实验结果表明,HepG2细胞主要通过网格蛋白介导的胞吞途径对二氧化硅微粒进行吞噬,4℃培养和叠氮化钠处理都会抑制胞吞的效率.在浓度为0～200μg/mL范围内,直径为80nm的二氧化硅微粒会对细胞造成浓度依赖的细胞毒性,而直径为160nm和500nm的二氧化硅微粒没有对细胞存活率造成明显的影响.但是,吞噬三种尺寸的微粒后,细胞的黏附和迁移能力都有较明显的下降,推测原因可能是由于胞吞过程对细胞骨架造成了损伤.     

碳纳米材料的细胞生物效应

碳纳米材料包括富勒烯如C60、金属富勒烯、碳纳米管及其衍生物等.这一类纳米材料不仅在环境和生物医学领域已有大量的基础研究成果,而且具有广泛的应用前景.因此,理解它们与细胞相互作用的过程和相互作用机制,对阐明它们的生物医学功能十分重要.尤其是这类纳米颗粒是否能够进入细胞,如何进入细胞,在细胞内的定位,以及对细胞的生物学功能有何影响,本文对这些问题,从不同的方面进行了综述和探讨.为这类纳米材料的生物医学应用提供了较为系统的基础知识.     

血清对细胞摄取DNA四面体纳米结构行为的影响

研究了细胞培养基中的胎牛血清(FBS)对DNA四面体(Tetrahedral DNA nanostructure,TDNs)进入HeLa细胞的速度和内吞途径的影响.采用自组装技术得到荧光标记的TDNs结构,利用HPLC技术分离得到纯度>95%的TDNs单体,分别采用流式细胞术和共聚焦显微成像等技术比较了在有无血清的情况下,细胞摄取量随时间的变化以及FBS对TDNs摄取途径的影响.实验结果表明,TDNs在培养基和细胞裂解液环境中可以稳定存在12 h以上,培养基中的FBS能够提高HeLa细胞对四面体的摄取量, 但并未改变TDNs进入HeLa细胞的内吞途径.本研究揭示了环境中蛋白质等生物分子对于DNA四面体结构与细胞界面相互作用的影响,为基于DNA纳米材料的细胞学纳米载体的设计和优化提供了新思路.